基因干扰

基因干扰

       RNA干扰(RNA interference,缩写为RNAi)是指一种分子生物学上由双链RNA诱发的基因沉默现象,其机制是通过阻碍特定基因的转录或翻译来抑制基因表达。当细胞中导入与内源性mRNA编码区同源的双链RNA时,该mRNA发生降解而导致基因表达沉默。如图1。
       由于RNAi具有高度的序列专一性,可以特异地沉默基因,从而获得基因功能丧失或基因表达量的降低。因此可以作为功能基因组学研究的一种强有力的工具。在实际应用中,通过病毒载体表达小核RNA(snRNA)进行RNAi已经非常成熟,能够有效、快捷和持久地干扰体内基因的表达。广泛应用到基因功能研究,药物靶点筛选,细胞信号传导通路分析和疾病治疗等方向。
图1. RNAi示意图(图源:Majumdar Rajtilak, et al., Frontiers in Plant Science , 2017)

应用范围

1.基因功能研究:RNAi具有高效特异性抑制基因表达的特点,运用病毒载体介导shRNA干扰可以调控基因表达,进而研究基因功能;
2.信号通路研究:可以运用该技术进行体内体外相关信号通路及作用机制的研究;
3.构建疾病模型:通过病毒载体介导shRNA干扰可构建转基因抑制小鼠模型;
4.基因治疗:RNAi被用于基因表达异常升高引起的疾病,如:肿瘤和病毒感染等;
5.药物开发:利用RNAi特异性高效地抑制基因的表达,获得基因功能抑制表型,进而大规模地筛选出基因靶点,从而实现短时间内药靶在细胞水平和动物水平的筛选和评定。

RNAi三类载体的特点以及适应性

1.直接表达shRNA。以AAV病毒载体为例:由III型启动子(U6或H1)直接启动shRNA表达,表达能力强,表达范围广,适合广谱性表达。
举例,rAAV-直接表达shRNA载体关键元件:

 
2.Cre依赖shRNA。以AAV病毒载体为例:由Cre重组酶调控III型启动子(U6或H1)启动shRNA表达,表达特异性由Cre的表达调控,因此需要与Cre病毒或Cre小鼠一起使用,具有表达特异和受Cre表达调控的优势,但其工作效率受Cre表达强弱的影响。
举例,rAAV-Cre依赖shRNA表达载体关键元件:

3 . miRNA依赖的shRNA。以AAV病毒载体为例:由II型启动子启动以miRNA为骨架表达shRNA的系统,表达能力强并且干扰效果好,可以利用II型启动子的特异性促使shRNA特异性表达。
举例,rAAV-miRNA依赖shRNA表达载体关键元件:

现有载体列表(部分)


服务流程

案例展示

1.Lewandowski等人用AAV介导表达shRNA抑制成年大鼠的PTEN的表达,导致核糖体蛋白pS6磷酸化增加。

图3. 成年大鼠皮质内注射AAV抑制PTEN的表达。(Lewandowski, et al., Journal of Neuroscience, 2014)

 
2.Saal等人用AAV表达shRNA抑制ROCK2的表达,可减轻多巴胺能神经元在毒素诱导的帕金森病模型中的退变。

图4. AAV介导的shRNA体外特异性抑制ROCK2表达(Saal, et al., Neurobiology of Disease, 2015)

 

相关技术服务:过表达基因编辑


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